12. Магнитоэлектрические приборы.
Принцип действия: взаимодействие магнитного поля постоянного магнита с катушкой по которой протекает измеряемый ток. В результате этого взаимодействия появляется вращающийся момент который отклоняет подвижную часть.
Рассмотрим конструкцию прибора с подвижной катушкой. Магнитная система состоит из постоянного магнита (1) с полюсными наконечниками и неподвижного сердечника (2). В воздушном зазоре создается сильное радиальное равномерное магнитное поле. В зазоре перемещается прямоугольная подвижная катушка (3) из меди или алюминия. Катушка подвешивается на полуосях. Для создания противодействующего момента используют спиральные противодействующие пружины (4), которые одновременно служат и токо подводом. К полуоси прикреплен указатель стрелка (5).
Вращающий момент действует на катушку:
Энергия электромагнитной системы:
Где ψ – потокосцепление, В – индукция в воздушном зазоре, S – сечение провода, ω – количество витков.
Уравнение (1) – уравнение преобразования магнитоэлектрического прибора; SI – чувствительность прибора к току.
Преимущество: высокая точность и чувствительность; равномерная шкала; малое собственное потребление.
Недостатки: применяются только на постоянном токе; для использования на переменном токе требуется преобразователь переменного тока в постоянный (выпрямительные приборы); слабая перегрузочная способность.
13. Магнитоэлектрические амперметры и вольтметры.
Непосредственно магнитоэлектрический измерительный механизм может измерять малые токи (20-50 мА). Для измерения больших токов применяют шунты – преобразователи токов напряжения, изготавливаются из манганина (медь 84%, марганец 12 %, никель 4%).
Шунты имеют 4 зажима (2 токовых и 2 потенциальных), обладают малым сопротивлением (I = 20 А, U = 75 мВ, R = 3,75*10-3 Ом). Включается шунт параллельно измерительным механизмам.
Где n – коэффициент расширения пределов измерения по току. Шунты бывают внутренними и наружными. Для построения вольтметра измеряемый механизм включается последовательно с добавочным резистором.
Где I0 допустимый ток, U0 – допустимое напряжение.
14. Расчет многопредельного шунта
15. Расчет многопредельного добавочного резистора.
16. Гальванометры постоянного тока
Гальванометром называют прибор с неградуированной шкалой, имеющий высокую чувствительность к току или напряжению. Широко применяются в качестве нуль-индикатора, а также для измерения малых токов, напряжений и количества электричества
1-катушка;
2-подвес; 3-зеркальце; 4-металлическая
лента
В Гальванометре подвод тока к обмотке катушки 1 осуществляется при помощи подвеса 2 и металлической ленты 4, которая почти не создает момента. Для оптического отчета на подвижной катушке укреплено зеркальце 3
I*(d2
)/dt2
+p*(d
)/dt+my1*
=BSWI
I*(d2
)/dt2-момент
количества движения
P*(d
)/dt-момент
успокоения
my1*
-момент
противодействия
BSWI-момент вращения
P=
P-коэффициент успокоения
RВШ- внешнее сопротивление
RГ- сопротивление обмотки катушки
Рассмотрим
случай когда подвижная часть начального
отклонения
возвращается
в устойчивое состояние
1.
RВШ=
,iB=0,
р=0
Подвижна часть осуществляет незатухающие колебания с периодом Т0.
2.
Ri,
iв
0,
Р
Т>T0
3. Rвш=0 в этом случае подвижная часть подходит к устойчивому состоянию-апериодический процесс.
4. Rвш=Rвш критическая
Граничный режим, когда движение подвижной части переходит из колебательного в апериодический называется - критическим.
=
,
где РКР-
коэффициент критического успокоения
RВШкр-- внешнее критическое сопротивление